大慣性負(fù)載下永磁耦合器的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)分析

點(diǎn)擊量：1996   日期：2019-03-05

    針對大慣性負(fù)載的特性設(shè)計(jì)了一種永磁耦合器。采用有限元方法進(jìn)行了三維電磁場數(shù)值計(jì)算,得到了耦合器的電磁場分布規(guī)律。用Ansoft軟件分析、優(yōu)化了影響永磁耦合器傳動(dòng)性能的一些關(guān)鍵參數(shù)。搭建了Simulink系統(tǒng)傳動(dòng)模型,分析了系統(tǒng)在是否使用永磁耦合器這兩種情況下電機(jī)的起動(dòng)過程。將仿真結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)作比較,結(jié)果表明:在該系統(tǒng)中永磁耦合器能代替變頻器工作,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)。研究方法和結(jié)果為大慣性負(fù)載下設(shè)計(jì)相應(yīng)配套的永磁耦合器提供了理論依據(jù)。

    通過對磁力耦合器的電磁場分析和傳動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)過程仿真，獲得以下結(jié)論，可以為大慣性負(fù)載特性的永磁耦合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
    1)通過對永磁耦合器進(jìn)行電磁場分析，得出銅盤上的渦流環(huán)在圓周方向呈周期性分布，徑向分布不均勻;耦合器的氣隙磁密分布波形近似為周期性的正弦波，隨著主動(dòng)側(cè)和從動(dòng)側(cè)之間轉(zhuǎn)速差的變大，波形更容易發(fā)生畸變。
    2)在一定范圍內(nèi)增大永磁體的厚度，能夠有效提高耦合器的氣隙磁密和輸出轉(zhuǎn)矩，超出了這個(gè)范圍，永磁體的利用率會(huì)降低。同時(shí)，永磁體的厚度增加，耦合器的軸向力也會(huì)隨之變大。所以，綜合考慮，永磁體的厚度設(shè)計(jì)為16mm。
    3)調(diào)節(jié)耦合器的空氣隙長度也能夠改變耦合器的氣隙磁密和輸出轉(zhuǎn)矩?？諝庀对酱?，耦合器的氣隙磁密、輸出轉(zhuǎn)矩和軸向力越小。綜合考慮，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，盡量減小空氣隙長度，有利于提高耦合器傳動(dòng)能力。本文中，耦合器正常工作時(shí)的空氣隙長度為3mm。
    4)在一定范圍內(nèi)增大耦合器主動(dòng)側(cè)與從動(dòng)側(cè)的轉(zhuǎn)速差，能夠提高耦合器的輸出轉(zhuǎn)矩，超過這個(gè)范圍，耦合器的輸出轉(zhuǎn)矩就會(huì)逐漸減小。本文中，耦合器正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)速差設(shè)置為40r/min。
    5)大慣性負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使用耦合器能夠延長電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，減小負(fù)載對電機(jī)的沖擊。

這與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，用變頻器控制電機(jī)軟起動(dòng)的效果是相似的。由此可見，本文所設(shè)計(jì)的永磁耦合器在大慣性負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中，能夠替代變頻器工作。在電機(jī)剛開始起動(dòng)時(shí)，使耦合器的空氣隙長度調(diào)到最大，等電機(jī)完全起動(dòng)后再將耦合器的空氣隙長度調(diào)小。

    本文由永磁耦合器整理編輯。